专利名称：单动直接式无缝管挤型机的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种挤型装置，特别是关于一种用以挤出制造无缝空心管之单动直接式挤型机。
挤型加工与其他塑性成型加工相较，具有产品强度高、精度良好、表面光滑、产量大及长度不受限制等优点，因此在例如铝合金、铅、铜等非铁金属型材之制造上广被采用。
挤型作业方式有直接式挤型、间接式挤型及静水压式挤型等，大部分的挤型品是采用直接式挤型，但对于特殊形状或性能要求者则可采用间接式挤型或静水压式挤型。间接式挤型机及静水压挤型机之构造复杂且制程繁复，其机器价格昂贵，其挤制成品之制造成本亦远高于以直接式挤型机制成之挤型品。由之，间接式挤型机及静水压式挤型机与本实用新型之直接式挤型机之创作范围并不相同，在本文中不另赘述。
直接式挤型机中又分为单动式及复动式两种。单动直接式挤型机中仅有推杆单独进退。复动直接式挤型机中之推杆及穿心杆可分别单独进退，所用之穿心杆依其装置及运作方式可分为内置型及外置型两种；内置型系指穿心杆之压缸与推杆之主压缸同心，且包含在同一复合总缸内；外置型系指穿心杆之压缸在推杆主压缸之后面，而在挤型机主体之外。
单动式及复动式挤型机制成之挤品，在挤品精度抗拉强度上并不完全相同。举铝合金为例，依照美国铝合金协会简称A.A.NS合金元素的分类可分为(1)纯度在99.0％以上纯铝系之1000系列；(2)铝－铜合金之2000系列；(3)铝－锰合金之3000系列；(4)铝－矽合金之4000系列；(5)铝－镁合金之5000系列(6)铝－镁－矽合金之6000系列(7)铝－锌－镁合金之7000系列；(8)其他系统合金之8000系列；及(9)备用分类号之9000系列等九种铝合金系列。以目前挤型技术而言，单动直接式挤型机仅用以挤制实心挤品及例如1000、3000及6000系列较软质铝合金之有缝空心挤品；复动直接式挤型机则可用以挤制实心挤品及无缝空心挤品。但如前所述，复动直接式挤型机之构造及制程均远比单动直接式挤型机复杂，其机械价格及挤品制造成本亦数倍于单动直接式挤型机。
本实用新型之范围，即在于提供一种用以挤制实心挤品及无缝空心挤品之单动直接式挤品，其创作范围、构造、特征及技术手段均不同于复动直接式挤型机，两者间无法相互比较。
传统单动直接式挤型机在挤制有缝空心挤品时，系使用如图7及图8所示之挤模80，该挤模80为成型一空心挤品，故必需在挤模中心固定设一穿心杆82，该穿心杆系由四个或数个支持肋84所支持及固定，四个或数个由各支持肋84所分隔之弧形成型孔86系成圆形排列于穿心杆82周围。在进行挤制作业时，由一单动式压缸驱动之推杆92，将位于盛锭筒94内之实心锭96推向该被固定于固定座98上之挤模80，在锭穿过挤模上之四个分隔成型孔86时，首先被分制成四道合金属流体88，该四道流体88汇流于穿心杆82周围，并藉本身之塑性状态而迅速相互熔融成一连续空心管件90。该空心管件90因系由四道塑性金属流体88相互熔融而成型者，而被称之为有缝空心挤品。由此方式所制成之有缝空心挤品，在表面精度、降伏强度、抗拉强度、冲击韧性及硬度上，均不及由复动直接式挤型机所制成之无缝空心挤品，此类有缝空心挤品在受外力敲击时，可能发生表面变形，甚至发生间隔性横向痕裂而报废。又，该有缝空心挤品实质上瓜由被分割之四道金属流体相互熔融所成型者，为考虑挤锭之塑变能力挤型条件之限制，必须使用例如1000、3000及6000系列之较软质铝合之金属。
由此可见，一种价格合宜且可用以挤制无缝空心挤品之单动直接式挤型机，仍为挤型业者所迫切需求。
本实用新型之目的，即在于提供一种可挤制无缝空心挤品之单动直接式挤型机，其挤品性能优于传统单动直接式挤型机所挤制之无缝空心挤品，而与复动直接式挤型机之挤品性能相当，但其构造及制程较简易，且其机器价格及挤品制造成本均远低于复动直接式挤型机。
本实用新型之次一目的，系在于提供上述型式之无缝空心管单动直接式挤型机，其适于挤制包含较硬质及较软质之各种系列铝合金属及例如铅、铜等其它非铁合金属。
本实用新型之另一目的，系在于提供上述型式之无缝空心管单动直接式挤型机，其在不影响挤品性能之情形下，可提高挤型速率，以增进挤型厂之作业经济性。
请参阅以下有关本实用新型一较佳实施例之详细说明及图式，将能进一步了解本实用新型之构造特征及技术内容；有关之图式为
图1为本实用新型单动直接式挤型机之构造示意图，其中部分构件因与传统构件相同，而被省略并未绘出；图2至图5系展示该挤型机用以挤制一无缝空心挤品时之挤型程序，其中，图2系由一承物台将挤锭举送至待挤位置，图3系进行挤压时，图4系挤压完成，释放压力，盛锭筒后退时，图5系由一叉杆推落残锭时；图6系该叉杆及穿心杆之部分立体图；以及图7及图8系表示一习用单动直接式挤型机挤制一有缝空心挤品时之立体及剖面视图。
请参阅
图1，本实用新型之单动直接式挤型机10，可用以挤制各种合金属系列之无缝空心挤品。该挤型机10包括有一由单动式主压缸12所驱动之推杆14；推杆14前端旋接有一穿心杆16，此穿心杆16之尺寸得依空心挤品之形状及尺寸而更换；穿心杆16在贴近推杆14之一端紧密套接有一亦可更换之压饼18，该压饼18具有一端面20，不同直径之第一外周面22及第二外周面24；一用以将挤锭26举送至一预定位置之承物台28，该承物台28系由分开之前、后承块30及32组合而成；一具有盛锭孔36而可供挤锭26进出之盛锭筒34，且该盛锭筒34可沿着滑轨38在第一位置及第二位置间行轴向之往复滑移；以及一以可更换方式固定于一固定座40上之挤模42，该挤模42内部具有一大致锥形之渐扩之模孔46，且挤模42具有一露出固定座40外之突出端部48，该突出端部48恰可紧密伸入位于第一位置之盛锭筒34之盛锭孔36内，而使盛锭筒34与固定座40间相互密接，该突出端部48具有一向中心凹入之锥形模承面50，模承面50与挤出方向之夹角为挤模角度，理论上挤模角越小(即模承面50之锥度越大)，挤锭26越易挤出，但因模承面50长度增加，而使被挤金属与模承面50之摩擦增加，因而所需之挤型压力亦增加，因此，挤模角度一般应限制在85°－75℃间，亦即模承面50之锥度在5°－15°之间。
请参阅图2至图5，系表示该挤型机10用以挤制一连续无缝空心挤品52时之挤型程序。如图2所示者，该挤锭26实质上系一被预先加热至塑性状态之空心锭，如果挤品52系用于飞机之高级品或连锭挤型时，所用挤锭之表层需先全部消除，以避免挤锭表层之杂质随挤流挤入挤品52内部或表面者；该塑性状态之挤锭26由承物台28举送至预定位置，以准备进行挤型作业，该预定位置系指挤锭26位于盛锭筒34与穿心杆16之间，且三者位于同一中心线上；此时，盛锭筒34系位于与固定座40密接之第一位置上；藉由主压缸及推杆之推动，使穿心杆16连同其尾端之压饼18沿着箭头A方向向前移动，该穿心杆16恰可穿过该挤锭26之中心孔54，同时，藉由压饼18之端面20与挤锭28之尾端面56接触，而将挤锭26推入盛锭筒34之盛锭孔36内；当挤锭26之前端58被推入盛锭孔36时，承物台28之后承块32先缩回，以免妨碍压饼18之移动，随后前承块30再缩回，使挤锭26可被完全推入盛锭孔36内部。
如图3所示者，系表示进行挤压程序中，在挤压作业中，盛锭筒34系固定于该第一位置上，与挤模42间无相对运动，仅穿心杆16连同压饼18继续被推杆14沿着箭头A方向而向前移动；此时，穿心杆16在穿过挤锭26后，部分伸入挤模42内，并与模孔46间共同形成一环形空间60；挤锭26因受压饼20所推挤，故挤锭26前端金属被推挤而通过该环形空间60，并产生塑变现象，而成型为一连续空心挤品52。由此方式制成之挤品52，系通过一环形空间时塑变而成型者，与图7及图8中所示传统单动直接式挤型机由数道被分割之金属流相互熔融而成之有缝空心挤品90不同，故称之为无缝空心挤品。由于挤锭26受挤通过环形空间60时，金属塑变流动均匀，所以挤品52纵向各处之尺寸及性能均较均匀。如图3所示者，挤模42之突出端部48紧密伸入盛锭孔36内，且压饼20中较大直径之第一外周面22亦紧密贴合于盛锭孔36之孔壁上，因此可确保该穿心杆16在挤型作业进行中，不虞发生偏移现象，可使连续挤出之挤品52保持一定之纵向尺寸；因此，合案挤品52之品质、表面精度、降伏强度、抗拉强度、冲击韧性及硬度，均优于以传统单动直接式挤型机所挤制之有缝空心挤压件90。
进行挤型作业之过程中，当压饼18将挤锭26挤至充满盛锭筒34而开始将挤锭26真正塑变并挤出时，所需之挤型压力达到最高值。随着挤型之进行，由于未挤出之剩锭渐短，使锭表面与盛锭筒内壁之摩擦面逐渐减小，且剩锭由于内部塑变及外部摩擦而渐升温度，使所需之挤型压力渐减。但到最后由于残锭已产生很大之型变硬化，如要继续挤型，就需很大之挤型压力。
对挤型作业而言，其影响因素除挤锭性质(包括合金组成、铸造组织及清净度等)之外，即为包括挤锭温度、盛锭筒温度、挤速及挤型比等之挤型条件。挤型比系指盛锭筒截面积与挤模上模孔面积之比值。我们知道，铝合金之塑变阻力随着温度之升高而减低，这虽有助于提高挤速，但当温度过高时挤型材对挤模42之粘附程度趋于严重；温度再高时将产生挤品之热脆裂现象。因此，产量与挤品表面品质系成反比者，两者间须取一最佳平衡点。又，对同一铝合金，挤锭温度越高，则需用之挤型压力越低，但在近模面之不流动滞流区却越大；锭温较低时，金属塑变不易，需较大之挤型压力，因而挤品受到较大之应力，所以强度及硬度均较高。
举编号6063铝合金而论，使用本案挤型机10挤制无缝空心挤品时，挤型比为9，挤型压力110000PSI之条件下，挤速为0.36MM／SEC，挤温为360℃。由此挤型条件与传统单动直接式挤型机相互比较时，在相同之挤锭性质、挤型比及挤型压力之条件下，本案之挤速约比传统式之0.32MM／SEC增加12.5％，挤温约比传统式之500℃降低28％。此即表示，本案之挤型机除可提高挤型厂之产能外，亦能兼顾挤品性能之提升。在此种优于传统单动直接式挤型机之挤型条件下，本案之挤型机除可用以挤制较软质系列铝合金之外，亦可用以挤制其它系列较硬质铝合金及非铁金属等。
铝合金在挤出时之温高通常比挤锭温度高约60℃，挤型时所产生之热大部分在塑变最大之处，亦即在靠近挤模出口处。这些热大部分传至各与挤锭接触之构件上仅一部分由挤品携带出。因此，本案除在挤模42及盛锭筒34上装设有传统型式之冷却流循环系统(图未示出)外，在穿心杆16及推杆14上亦均设有冷却液通道62及64，以在适当时机进行冷却作业，压饼18在完成挤型后，亦由一传统拆分器(图末示出)将之拆下，并移送至一冷却槽(图未示出)予以冷却。
该压饼18进入盛锭孔36内时，其较小直径之第二外周面24与盛锭孔孔壁间维持一适当之间距，以减少压饼18与盛锭筒34间之摩擦阻力，亦有助于挤速之提高。
请参阅图4，完全挤型作业时，部分残锭66因已型变硬化而无法完全挤出。此时，先使盛锭筒34单独沿着箭头B方向而向后退至远离固定座40及挤模42之第二位置，再由一传统之直立式锯切机68将残锭66与无缝空心挤品52切离。请同时参阅图五及图六者，然后，再以主压缸驱使推杆14、穿心杆16及压饼18同时沿着箭头C方向而向后退回，残锭66虽然因部分粘附于穿心杆16上，而随之后退，此时，以一直立式叉杆70插置于盛锭筒34与残锭66之间，使残锭66受该叉杆70之阻挡，而逐渐与继续后退之穿心杆16脱离，直至掉落于一废料桶(图未示出)止。
综上所述，本实用新型之单动直接式挤型机10与传统单动直接式挤型机相互比较时，在空间型态上确属创新，并得用以挤制性能较优良之无缝空心挤品32，使用之挤锭材料亦不受限于较软质系列之铝合金属，并能提高挤型速率，增进挤型厂之作业经济性，显而易知可增进单动直接式挤型机之功效，应已符合新型专利之新颖性与实用性。
权利要求1.一种以将挤锭制成无缝空心挤品之单动直接式挤型机，包括一主压缸；由该主压缸所驱动而行轴向往复运动之推杆，该推杆具有一前端；一用以固定一挤模之固定座；一用以容纳该挤锭之盛锭筒，该盛锭筒得在紧贴及远离该固定座之第一位置与第二位置间移动；一承物台；当该盛锭筒位于第一位置时，由该承物台将挤锭举送至位于盛锭筒及推杆间之位置；其特征在于该挤锭实质上为一被预先加热至塑性状态之空心锭；该被固定于固定座上之挤模，具有一模孔；以及一旋接于该推杆前端之穿心杆，该穿心杆上紧密套合有一紧贴该推杆前端之压饼，该压饼将挤锭完全推入盛锭筒时，该穿心杆恰可穿过该空心锭，并部分伸入于模孔内，且该穿心杆与模孔共同形同一环形空间，继续被压饼挤压之空心锭，在通过该环形空间时，产生塑变，并成型为一无缝空心挤品者。
2.根据权利要求1所述之单动直接式挤型机，其特征在于，其中该挤模系以可更换方式固定于该固定座上，且该挤模具有一露出于该固定座外之突出端部，当该盛锭筒位于第一位置时，该突出端部恰与该盛锭筒紧密套合。
3.根据权利要求1或2所述之单动直接式挤型机，其特征在于，其中该压饼系以可拆换方式套接于穿心杆上，且该压饼具有第一外周面与第二外周面，该第一外周面恰可与该盛锭筒紧密套合，而第二外周面之直径小于第一外周面之直径。
4.根据权利要求1所述之单动直接式挤型机，其特征在于，其中该穿心杆及推杆设有连通之冷却通道。
5.根据权利要求1或2所述之单动直接式挤型机，其特征在于，其中该挤模之模孔系成锥形之渐扩形状。
6.根据权利要求5所述之单动直接式挤型机，其特征在于，其中该挤模具有一与该空心锭密接之模承面，该模承面具有一向中心凹入之锥度。
7.根据权利要求1所述之单动直接式挤型机，其特征在于，更包括一直立式叉杆，在完成挤型作业后，该叉杆被插置于位在第二位置之盛锭筒与未被完全挤出之残余挤锭之间，藉以阻挡该残余挤锭，但不妨碍该穿心杆之移动。
专利摘要一种单动直接式挤型机，包括有一由单动式主压缸所驱动之推杆，推杆前端旋接一可套接压饼之穿心杆，由一承物台将预先加热至塑性状态之空心锭举送至一待挤位置，经由向前动之推杆将空心锭推入一盛锭筒内，同时，穿心杆则穿过该空心锭，并部分伸入一以可更换方式固定于固定座上之挤模内；继续对空心锭挤压时，该塑性之空心锭穿过由挤模与穿心杆所形成之环形空间，而成型为一连续无缝空心挤压件。
文档编号B21C23/08GK2075559SQ9020631
公开日1991年4月24日 申请日期1990年5月10日 优先权日1990年5月10日
发明者刘连生 申请人:刘连生